基于NS的主動隊列管理算法的仿真研究.pdf

1、進入二十世紀九十年代以來，計算機網(wǎng)絡(luò)呈爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)用戶不斷增加，新型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機制“盡力而為”的服務(wù)模型已經(jīng)不能夠滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸問題。 用戶提供給網(wǎng)絡(luò)的負載大于網(wǎng)絡(luò)資源容量和處理能力是網(wǎng)絡(luò)擁塞產(chǎn)生的根本原因。擁塞影響的結(jié)果是導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延增大，服務(wù)質(zhì)量的降低以及由于分組丟失而浪費資源，使得網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。如果不采用合適的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制策略,會導(dǎo)致?lián)砣訃乐厣?/p>

2、至會使整個網(wǎng)絡(luò)崩潰。網(wǎng)絡(luò)擁塞問題一直是近年來國際上網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的熱點問題。 從Internet 擁塞控制機制的發(fā)展來看，傳統(tǒng)的擁塞控制機制以及許多改進的和新的擁塞控制算法大多是基于推測的，通過經(jīng)驗來改進算法，缺乏系統(tǒng)的理論和方法來對擁塞控制進行研究和設(shè)計。針對這些問題本文做了以下工作： 本文首先介紹了Internet中的擁塞現(xiàn)象產(chǎn)生的背景、原因及擁塞控制策略研究狀況。研究了擁塞控制的兩種重要機制:TCP擁塞控制機制和IP

3、層擁塞控制機制，并且介紹了這兩類控制機制的研究進展。 然后，詳細研究了幾種典型的隊列管理算法，包括DropTail，RED，ARED等，對這些算法進行分析，并利用網(wǎng)絡(luò)仿真工具NS進行仿真實驗。本文設(shè)置了幾種不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以檢驗這些算法的性能。根據(jù)對比仿真結(jié)果，結(jié)合算法的原理分析了這些算法的性能特點，加深了對隊列管理策略的理解。 接下來，針對傳統(tǒng)的擁塞控制算法缺乏理論依據(jù)的缺點，根據(jù)線性控制理論和TCP網(wǎng)絡(luò)模型，本文建立

4、了基于路由器這些中間節(jié)點的主動隊列管理的TCP/AQM數(shù)學模型，研究分析了在此數(shù)學模型基礎(chǔ)上提出的PI和PID這兩種控制機制。這兩種基于控制理論的擁塞控制機制能夠在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化的情況下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，隊列長度能夠快速地到達期望值附近，對擁塞取得了良好的控制效果。 本文最重要的創(chuàng)新點是：在TCP/AQM的模型和最優(yōu)控制理論的基礎(chǔ)之上，針對網(wǎng)絡(luò)的時滯特點，提出了一種基于Smith預(yù)估器的新型主動隊列管理算法。這種算法能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)